• 한국과학교육학회지
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• 제31권1호
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• pp.32-47
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• 2011

본 연구에서는 학생들의 변인 통제 논리력과 변인 통제 활동을 분석하고자 하였다. 이를 위해 먼저 변인 통제 능력에 대한 구체적인 채점 기준을 개발하였다. 이어서, 중학교 2학년에 재학 중인 30명의 학생을 대상으로 학생들의 변인 통제 유형을 알아보았다. '계단 빨리 왕복하기'전략을 설계하도록 하는 과제를 부여한 후 얻어진 학생들의 응답 내용을 바탕으로 변인 통제 유형을 분석하였다. 변인 통제의 필요성 인식 여부, 불필요 변인의 배제 여부, 통제 변인의 설계 여부, 조작 변인과 종속 변인의 설계 여부의 네 가지 측면에 따라 유형A~유형F의 여섯 가지 유형으로 분류하였다. 그리고 Lawson의 과학적 사고 수준 검사 문항 중 변인 통제 논리에 해당하는 4개 문항에 대한 답변을 본 연구에서 개발한 채점 기준으로 채점하여 변인 통제 논리력을 측정하였다. Lawson이 개발한 과학적 사고 검사지로 측정한 점수와 변인 통제 논리력 점수의 상관 계수는 .67로 과학적 사고력와 변인 통제 논리력의 상관은 높은 것으로 나타났다(p<.01). 이는 본 연구에서 개발한 채점 기준이 학생들의 변인 통제 능력을 객관적으로 평가할 수 있다고 판단할 수 있으며, 또한 학생들의 과학적 사고력을 측정하는데 이용할 수 있음을 의미하는 것이다.

• 대한화학회지
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• 제58권6호
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• pp.667-680
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• 2014

본 연구의 목적은 과학 수업 시간에 비례, 보존, 변인 통제, 확률, 상관, 조합 논리 활동을 강화한 탐구 교수 전략을 개발하고 이를 적용함으로써 그 효과를 검증하는 것이다. 이를 위해서 논리적 사고력 강화 모형인 MCP(M: 동기 유발단계, C: 갈등 유발 단계, P: 문제 해결 단계)모형을 개발하였으며 이를 탐구 과정에 적용하여 논리적 사고력을 강화한 탐구 교수 모형을 개발하였다. 이 후 중학교 1학년 과학 교과서 내용에 있는 논리 사고 요소를 추출한 후에 이 논리 사고 요소들을 MCP 모형으로 변형하여 중학교 1학년용 탐구 과학 교수 전략들을 개발하였다. 대부분 구체적 조작 수준이거나 과도기 수준인 중학교 1학년 학생들을 대상으로 개발한 교수 전략을 2011년 5월부터 12월까지 60차시 동안 실시한 후 이 교수 전략이 논리적 사고력에 미치는 효과를 알아보았다. 그 결과 논리적 사고력은 유의미하게 향상되는 것으로 나타났다(p<.05). 특히 보존 논리, 변인 통제 논리, 조합 논리가 유의미하게 신장된 것으로 나타난 반면 비례 논리, 확률 논리, 상관 논리는 유의미한 향상이 없었다(p<.05). 이러한 교수 전략에 따른 논리적 사고력은 학생들의 인지 수준의 영향을 받고 있지 않은 것으로 나타났다(p<.05).

• 과학교육연구지
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• 제36권2호
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• pp.251-262
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• 2012

본 연구에서는 중학교 학생들의 변인 판별 및 변인 통제 능력을 신장시킬 수 있는 15가지의 학습 프로그램을 개발하고, 이를 적용하여 수업효과를 분석하였다. 변인 판별 및 통제 학습 효과를 높이기 위하여 자신의 사고 과정을 모니터하고 인지 활동 결과에 대해 객관적으로 평가할 수 있도록 구성하였다. 이 프로그램의 수업 효과를 분석한 결과, 프로그램을 투입한 실험집단이 비교집단에 비해 변인 판별 점수가 높았으며, 변인통제 논리 형성정도도 증가하였는데, 특히 변인통제 논리 형성정도가 미형성 단계인 학생들에게 효과가 크게 나타났다. 이는 우리가 개발한 학습 프로그램을 통해 학생들의 변인 판별 및 통제 능력을 향상시키는 것이 가능함을 보여준다. 또한, 변인 통제 능력 점수와 메타 인지 수준 점수 간에 정(+)적인 상관관계를 보였다. 이는 메타인지 전략이 변인 통제 능력을 유의미하게 향상시키는 효과가 있다고 할 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권3호
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• pp.571-585
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• 2002

형식적인 사고를 가능하게 하는 논리적 사고력의 형성 가능성에 대한 기초적인 연구 활동의 하나로, '생각하는 과학' 프로그램에 있는 변인통제 활동의 학습효과를 조사하였다. 초등학교 5학년 306명의 학생들이 연구에 참가하였으며, 같은 분량의 사간에 실험반에서는 교육과정에 따른 과학 교과 수업과 변인통제 활동을 병행하였고, 통제반에서는 과학교과 수업만을 수행하였다. 연구 초기에 논리적 사고력 검사와 변인통제 검사를 이용하여 사전 상태를 비교하고, 한 학기 동안 변인통제 활동 6개를 12차시에 걸쳐 진행하면서, 처치별, 성별, 인지수준별 학습효과를 알아보았다. 처치활동은 초등학교 5학년 학생들의 변인통제능력 신장에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 변인통제능력의 하위요소별로 분석한 결과, 특별히 실험조건 통제, 변인측정과 결과변인 학습에 매우 효과적인 것으로 나타났고, 원인변인 학습효과도 다소 있는 것으로 나타났다. 남 여학생들의 사전 변인통제능력을 비교한 결과 여학생들이 월등히 높은 점수를 보였다. 변인통제 학습 후 남 여학생들 모두에게 거의 같은 정도로 우수한 학습효과가 나타났으며, 통제반에서 차이가 더 벌어진 반면, 실험반에서는 그 격차가 좁혀졌다. 학생들의 인지수준에 따란 변인통제 학습효과를 분석한 결과, 모든 인지수준에서 실험반 학생들의 변인 통제능력이 상당히 향상되었다. 특히 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들의 변인통제능력은 크게 향상되었다. 변인판별 능력은 전기 구체적 조작기, 중기 구체적 조작기와 후기 구체적 조작기에 있는 학생들이 거의 같은 정도의 우수한 발전을 보여주었으며, 실험설계 능력은 모든 수준에서 상당히 향상되었다. '생각하는 과학'의 변인통제 활동과 같은 형태의 학습내용을 현행 학교 과학교육에 적극적으로 도입해볼 필요가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권4호
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• pp.725-739
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• 2002

본 연구의 목적은 그래프를 작성하고 해석할 수 있는 중학생의 능력을 알아보고, 그래프 능력과 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력의 관련성을 분석하여 효과적인 수업전략과 교사의 교수 행동에 대한 시사점을 얻는 데 있다. 중학생 481명을 대상으로 그래프 능력 검사지를 이용하여 중학생의 그래프 능력을 알아보고, 논리적 사고력 검사지와 과학 탐구 능력 검사지를 이용하여 그래프 능력과 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력의 상관관계를 조사하였다. 그래프 능력과 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력의 상관관계를 조사한 결과, 변인 통제 논리와 비례 논리가 그래프 능력과 관련이 깊은 것으로 나타났다. 그리고 그래프 능력은 논리적 사고력 및 과학 탐구 능력과 대부분 유의한 정적 상관을 보이지만, 통계적으로 상관은 낮았다. 이러한 연구 결과에 비추어볼 때, 앞으로 과학 교사는 중학생의 그래프 능력을 향상시키기 위해 그래프의 중요성을 인식하고, 학생들이 그래프를 작성하고 해석할 수 있는 능력과 변인 통제 논리, 비례 논리 등 논리적 사고력을 향상시킬 수 있도록 체계적인 노력과 효과적인 수업전략이 필요하다고 본다.

• 과학교육연구지
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• 제35권1호
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• pp.68-79
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• 2011

이 연구에서는 형식적 사고를 요구하는 '기체 분자운동'의 개념 이해에 형식적 조작기로의 인지가속을 목적으로 하는 '생각하는 과학' 활동을 사전에 적용했을 때 어떠한 효과가 있는지 알아보았으며 이 활동에 대한 학생들의 인식을 조사하였다. 교과서 내용 분석을 통하여, 기체 분자 운동의 개념 이해에 필요한 논리적 요소로 변인, 비례, 보상, 형식적 모형 등의 4가지 논리를 추출하였다. 실험 집단 학생들에게 4가지 논리와 관련된 9개의 '생각하는 과학' 활동을 처치한 후에 기체 분자 운동의 수업을 실시하고, 기체 분자 운동의 개념 이해에 대한 성취도 평가를 하였다. 기체 분자 운동 개념에 대한 실험 집단과 통제 집단간의 성취도는 t-검증 결과 유의미한 차이가 없었다. 성 별 분석에서는 사전 인지 수준을 공변인으로 한 공변량 분석 결과 실험 집단의 여학생이 유의미하게 성취도가 향상된 것으로 나타났다. 과학 성취도 평가의 논리 별 정답률에서는 변인 통제, 보상, 형식적 모형논리의 정답률이 통제 집단에 비해 높게 나타났으나 비례 논리는 거의 비슷하게 나타났다. 실험 집단의 '생각하는 과학' 활동에 대한 인식 조사 결과, 활동에 대한 인식이 긍정적일수록 성취도가 높게 나타났으며 과학적 사고력과 태도 영역이 기체 분자 운동의 성취도 사이에 상관관계가 있었다. 특히 구체적 조작기 후기(2B)의 학생들이 가장 긍정적 인식을 가지고 있었으며 성취도도 높았다. 학생들은 교과서에 나와 있지 않는 실험 소재를 다루게 되어 흥미로웠으며 실험 후 토론 시간을 가지면서 연구자가 된 듯한 느낌을 갖게 되어 '생각하는 과학' 활동을 통해 자신의 과학적 사고력이 향상된 것 같다고 답변하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제31권4호
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• pp.587-599
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• 2011

이 연구에서는 '생각하는 과학' 활동을 경험한 중학생들이 이를 경험하지 못한 통제집단과 비교하여 변인 통제 전략의 적용과 변인의 효과를 추론하는 능력에 대해 분석하였다. 연구 결과 변인 통제 전략 유형은 조작변인의 인식과 변인 통제의 여부에 따라 변인 통제전략 성공형, 변인 통제전략 미완성형, 부분통제형, 통제 불가능형, 변인 통제전략 실패형으로 구분하였다. 실험집단이 통제집단에 비해 변인 통제 전략을 보다 정화하고 효과적으로 사용하였다. 직관적으로 알 수 있는 변인의 효과 추론 능력을 분석한 결과 가역적 사고가 가능한지의 여부와 변인의 효과를 추론할 수 있는지에 따라 변인효과 추론 가능형, 변인효과 추론 불가능형, 가역적 사고 불가능형으로 구분하여 유형화하였다. 실험집단 학생들이 변인효과 추론 가능형에서 통제집단보다 두 배 이상 많았다. 보상논리 조작을 포함하는 가역적 사고가 가능한 학생들은 형식적 조작기 이상의 학생들에게서 가능하였다. 직관적으로 얻기 힘든 변인의 효과를 추론하는 능력은 두 집단 모두 형식적 조작기 후기에 도달한 인지 수준의 비율과 비슷하였으며, 추론에 성공한 학생들의 비율은 실험집단이 통제집단 학생들 보다 1.5배 정도 더 많았다. 따라서 변인 통제능력과 변인을 추론하는 능력을 향상시키기 위해서는 '생각하는 과학' 활동 프로그램이 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제29권4호
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• pp.437-449
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• 2009

이 연구의 목적은 한국 중학생들의 논리적 사고에 대해 메타분석을 통해 평균적인 논리 형성 정도를 알아보는 것이다. 1980년대부터 2000년까지 학술지에 게재된 논리적 사고 하위 논리를 조사한 연구는 6편이며, 이들에 대해 메타 분석해 본 결과, 우리나라 중학생들의 GALT 검사에 의한 논리적 사고 형성자 비율은 32% 정도이며, 하위 논리별로 보면, 보존 논리 48%, 비례 논리 42%, 변인통제 논리 29%, 확률 논리 33%, 상관 논리 10%, 조합논리 35% 정도로 나타났다. 우리나라 중학생들의 논리 형성자 비율 평균은, 비슷한 시기에 다른 연구자들에 의해 조사된 미국 학생들의 수준(31%)과는 비슷하고 일본 중학생들의 수준(50%)에 비해서는 많이 떨어지는 것으로 나타났다.

• 정보교육학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.555-560
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• 2010

본 연구의 목적은 생활 속에서 알고리즘 개념을 포함하는 사례들을 이용한 알고리즘 학습이 초등학생들의 논리적 사고력에 어떤 영향을 미치는가에 대해 알아 보는 것이다. 이를 위해 사전 GALT 검사, 생활 속에서 알고리즘을 지도할 수 있는 사례 선정 및 지도안 작성후 실험처치, 사후 GALT 검사, 그리고 사전, 사후 GALT 검사 결과 간의 대응 표본 t 검증 순으로 실험을 실시하였다. 그 결과 논리적 사고력의 변화 정도와 논리적 사고력을 구성하는 하위 5 개 영역(보존논리, 비례논리, 조합논리, 확률논리, 변인통제논리)의 변화 정도는 유의수준 .05에서 통계적으로 유의미한 결과를 얻었지만 상관논리 변화 정도는 유의 수준 .05에서 통계적으로 유의미한 결과를 얻지 못하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제9권1호
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• pp.101-111
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• 1989

본 연구의 목적은 광합성과 관련하여 한국 국민학교 5학년과 중학교 2학년 학생들이 갖고 있는 오개념을 조사하고, 학생들의 개념이해 정도, 논리적 사고능력, 그리고 학생배경변수들 사이의 상호관계를 조사하는 것이다. 세가지의 도구들이 이 연구를 위해 개발되었다. 광합성 개념검사 (Photosynthesis Concepts Test)는 광합성과 관련된 개념들의 이해를 평가하기 위해, 삐아제의 논리적 사고력 검사(Piagetian Cogical Reasoning Test)는 PCT에 포함된 3종류의 논리적 사고들, 변인 통제, 조합적 사고력, 상관관계 사고능력을 평가하기 위해, 그리고 실문서는 학생들의 배경변수들에 대한 정보를 얻기 위해 개발되었다. 이 도구들은 20명 의 국민학교 5학년, 239명의 중학교 2학년 학생들에게 시행되었다. 이 연구의 결과는 두집단의 학생들이 "먹이를 만든다"는 의미, 먹이의 정의, 식물에 의한 빛의 사용, 식물 뿌리와 잎의 기능들, 광합성 산물, 그리고 광합성을 위한 조건들과 관련하여 오개념을 갖고 있음을 보여 주었다. 국민학교 5학년과 중학교 2학년 사이의 개념 이해의 향상은 식물에 의한 빛 이용의 본질, 한 체계내에서 생물들간의 물질 교환, 포도당, 지방, 단백질 등에 대한 지식에서 보여졌고, 그래프를 해석하는 능력에서 또한 중학교 2학년 학생들이 앞섰다. 향상을 보인 항목들은 교과서에서 보다 많은 강조점을 두거나 상위의 논리적 사고능력을 요구하는 것들이었다. 희귀분석 결과, 전년도 과학성적과 논리적 사고력이 PCT 성취도에 가장 예견력이 높은 두 변수이며 5학년의 경우 성취도의 약 22%의 변량을, 중2의 경우 성취도의 약 40%의 변량을 설명하였다. 후속연구로서 내용의 추상성, 적절성, 그리고 요구되는 논리적 능력면에서 교수조건의 변형을 통한 오개념의 변화와 감소에 대한 실험적 연구가 제시되었다.